Esta mano protésica proviene directamente de la impresora 3D. Lo que lo hace tan especial es que sus músculos artificiales, que parecen pequeñas bolas arrugadas, se pueden controlar con aire comprimido.
En electrónica, una rama de la robótica, los científicos intentan imitar los mecanismos naturales. Si bien algunas regiones se han simulado con gran éxito, recrear la estructura y función de las fibras musculares sigue siendo un desafío. Una de las razones de esto es que los filamentos musculares en la naturaleza deben cumplir una gran cantidad de requisitos diferentes. Hay grupos de músculos que pueden contraerse con especial rapidez o fuerza, pero también hay grupos que solo realizan movimientos pequeños pero muy precisos, como los músculos faciales humanos responsables de las expresiones faciales. Los arreglos especiales de los grupos musculares también pueden garantizar que algo gire, se doble o se mueva hacia adelante y hacia atrás.
Antes de que los robots puedan realizar movimientos tan complejos, primero necesitan una estructura muscular artificial capaz de cumplir con los requisitos de fuerza y precisión. Corrado de Pascali del Instituto Italiano de Tecnología en Génova y su equipo ahora han proporcionado una estructura que puede hacer que esto suceda. Es una especie de bola con pliegues que pueden expandirse o contraerse bajo la acción neumática, similar a las fibras musculares. Los llamados GRACE (actuadores basados en geometría capaces de contraerse y alargarse) se pueden producir utilizando una impresora 3D disponible comercialmente e integrarse directamente en estructuras más complejas.
Dependiendo del campo de aplicación, los GRACE pueden ser escalables de forma variable. «Su tamaño está limitado únicamente por el método de fabricación», explica De Pascali. «Además, podemos alterar su rendimiento con diferentes técnicas, es decir, ajustando cuánto se deforma y cuánta fuerza aplica». Para cambiar las propiedades de GRACE, los científicos usan diferentes materiales con diferentes propiedades elásticas, p. Pero el grosor de la membrana, es decir, la piel exterior de los componentes neumáticos, también juega un papel. De esta manera, los investigadores pueden, por un lado, cambiar la presión requerida para la expansión y, por otro lado, cambiar la fuerza que ejerce GRACE en el proceso. Dependiendo del material, las bolas pueden levantar más de mil veces su propio peso.
Para demostrar la posibilidad de utilizar sus músculos artificiales, De Pascali y su equipo imprimieron una mano humana. El modelo a escala que se muestra aquí pesa aproximadamente 100 gramos y tiene 18 GRACE instalados. Los dedos individuales se pueden doblar y estirar sobre estos dedos. Gracias a la disposición especial, los científicos también pueden flexionar la palma de la mano y transformar la prótesis de muñeca utilizando los cuatro dominios incorporados.
En el futuro, los análogos de los músculos aeróbicos podrían ayudar a encontrar soluciones robóticas que de otro modo serían difíciles de implementar. Una de sus ventajas es que las estructuras se pueden producir con una impresora 3D estándar y también se pueden combinar directamente en un conjunto complejo. Además, los costes de producción de las fibras musculares de imitación son muy bajos, lo que significa que también pueden beneficiar a las soluciones sintéticas.
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